GCK-II家族Ste20蛋白激酵素Mst3及Mst4的生物功能與作用機轉之比較

Abstract

本研究計畫的主要目的是希望瞭解並比較人類Ste20 蛋白激酵素Mst3 及Mst4 的生 理功能與作用機轉。Mst3 及Mst4 是生理活性還不甚明瞭的人類Ste20 蛋白家族的 Ser/Thr 激酵素次家族GCK-II 的成員，先前在我們實驗室與其他合作的實驗室的研究 中已經顯示Mst3 是caspases 的受質，而Mst3 受到caspases 的截切後會使得細胞產生 與凋亡現象密切相關的特徵如chromosome 的縮合（condensation）與DNA 的片段化 （fragmentation）等。這些發現證明Mst3 可能在細胞凋亡的過程中扮演著重要的角色。 然而Mst3 會造成細胞凋亡的分子作用機轉目前並不明瞭。近期，我們進一步發現Mst4 同樣能促使人類乳癌細胞株MCF-7 的凋亡，有趣的是Mst4 促成MCF-7 凋亡是與JNK 有關。因此，本計畫希望延續我們之前的研究，並針對下列議題作進一步的探討：（一） 什麼是Mst3 在細胞內的受質及調節因子？（二）Mst4 造成細胞凋亡的作用機轉為何？ 及（三）Mst 家族蛋白激酵素Mst3 及Mst4 在生化特性及作用機轉上的異同？我們希望 藉助蛋白質體技術來解答第一個問題，『細胞圖譜』蛋白質體學可用於尋找細胞內會與 Mst3 結合的蛋白質，而功能蛋白質體學技術則可用於廣泛的搜尋Mst3 的下游受質。針 對第二個問題，我們將研究JNK 蛋白激酵素在Mst4 促成細胞調亡上的角色。最後我們 將專注於研究並比較Mst3 及Mst4 在生理功能與作用機轉上的異同。雖然Mst3 及Mst4 在氨基酸序列上的相似度非常高，但先期研究卻顯示Mst3 及Mst4 是經由不同的訊息傳 遞路徑促成細胞的凋亡。我們研究的方式是以定點突變來互相交換Mst3 及Mst4 中主要 且相似度不高的氨基酸，另外並將兩蛋白激酵素上C-端調控區片段加以互換，希望這些 能改變能造成作用機轉上互換的效果。我們希望本計畫的研究成果不但可使我們更加瞭 解Mst3 的生理功能及其在細胞凋亡過程所扮演的角色，亦將有助於我們未來對此類激 酵素相關研究方向的規劃與瞭解。